Електронні аналогові вимірювальні прилади

Найширше застосовуються прилади, які складаються, зазвичай, з електронного перетворювача вимірювальної величини в постійний струм (напругу) і магнітоелектричного вимірювального приладу [4, c. 152–186; 7, c. 114–122]. Використання електронних перетворювачів (підсилювачів) дає змогу збільшити їхній вхідний опір у процесі вимірювання напруги до 10¹⁶ Ом, або зменшити його до сотих чи тисячних часток ома при вимірюванні струму, підвищити чутливість до 0,1 нВ/под., розширити до 10 МГц частотний діапазон.

Серед електронних аналогових приладів найчастіше трапляються вольтметри постійного струму, універсальні прилади для вимірювання постійного і змінного струмів і напруг, вимірювачі опору (мега- і гігаомметри), частотоміри і фазометри, вимірювачі добротності та ін.

Вхідний сигнал до електронного приладу подається за допомогою екранованого кабелю, екранний провід якого заземлений (зв’язаний з корпусом приладу). Екранний провід, здебільшого, позначений. Якщо ж позначки немає, то при увімкненому приладі необхідно почергово торкнутися до кожного проводу пальцем. Під час торкання до сигнального проводу покази вольтметра на межі вимірювання не більше 10 В завдяки наведеній напрузі збільшуються.

2.2.1. Електронні вольтметри постійного струму. Електронні вольтметри постійного струму від 10 мВ до 1000 В, зазвичай, багатограничні, побудовані за схемою рис. 2.1.

Рис. 2.1. Структурна схема електронного вольтметра постійного струму

Вхідний вимірювальний сигнал надходить на вхідний резистивний подільник напруги (ПН), який приводить його до рівня, необхідного для нормальної роботи підсилювача постійного струму (ППС), з виходу якого він потрапляє на вимірювальний механізм (ВМ) магнітоелектричної системи Основна приведена похибка таких вольтметрів, зазвичай, становить не менше 0,5...1,0%. Використовують для вимірювання напруг від частки мікровольта до одиниць вольт.

2.2.2. Електронні вольтметри змінного струму. Електронні вольтметри змінного струму бувають середньоквадратичного, середньовипрямленого та амплітудного значень. Це вказано на шильдику приладу і в інструкції з експлуатації. Такі прилади структурно складаються з перетворювача відповідного (середньо­квадратичного, амплітудного) значення змінної напруги в постійну та електронного вольтметра постійного струму. Перетворювачами можуть слугувати випрямлячі чи термоперетворювачі. Похибки вимірювання мілівольтметра – 0,5...1,5% і нижче.

В лабораторії використовують електронний мілівольтметр В3-38Б, структурну схему якого зображено на рис. 2.2.

ПС3   ВПН У1 А У2 У3 Д

Рис. 2.2. Структурна електрична схема мілівольтметра В3 – 38Б

Вхідна напруга надходить безпосередньо (піддіапазони 1– 300 мВ) або через вхідний подільник напруги (ВПН) на вхід попереднього підсилювача У1. Далі сигнал надходить на атенюатор А, з виходу якого на перемикач У2, а далі на перетворювач середньоквадратичного значення (підсилювач У3, діодний детектор Д). Вихідний сигнал ПС3 вимірюється міліамперметром мА.

Мілівольтметр призначений для вимірювань середньо-квадратичного значення змінної напруги синусоїдної форми в діапазонах: 1, 3, 10, 30, 100, 300 мВ; 1, 3, 10, 30, 100, 300 В. Шкалу приладу проградуйовано в середньоквадратичних значеннях і децибелах. Рівень 0 дБ дорівнює 0,775 В. Межі допустимої похибки приладу в робочих областях частот, виражені у відсотках від верхньої межі встановленого діапазону, наведено в таблиці 2.2.

Таблиця 2.2